JP3924992B2 - Color filter and electro-optical device including the color filter - Google Patents
Color filter and electro-optical device including the color filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP3924992B2 JP3924992B2 JP16130299A JP16130299A JP3924992B2 JP 3924992 B2 JP3924992 B2 JP 3924992B2 JP 16130299 A JP16130299 A JP 16130299A JP 16130299 A JP16130299 A JP 16130299A JP 3924992 B2 JP3924992 B2 JP 3924992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color filter
- electro
- glass substrate
- optical device
- doped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及びカラーフィルタを備えた電気光学装置に関し、さらに詳しくは、無機材料でなるカラーフィルタ及びそれを備えた液晶表示装置をはじめとする電気光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置などのカラーフィルタとしては、ガラス基板にポリイミドなどの樹脂に、色材としての顔料を分散させてなる着色樹脂が所定の配列で配置されたものがある。
【0003】
また、このようなカラーフィルタを形成する方法としては、以下に説明するようなものがある。例えば赤用の顔料を分散した着色ポリイミド系前駆体液をガラス基板に塗布し、乾燥、予備加熱する。そして、塗布膜の上にフォトレジストをフォトリソグラフィー技術によりパターニングする。続いて、例えばアルカリ水溶液でフォトレジストの現像と着色樹脂膜のエッチングを行なう。有機溶剤によりフォトレジストを剥離すると、ガラス基板の表示領域全体に亙り赤用の着色樹脂膜のパターンが形成されている。その後、緑用及び青用の着色樹脂についても同様の工程を行なってカラーフィルタが形成できる。
【0004】
また、他のカラーフィルタの形成方法としては、アクリル・エポキシ系の紫外線硬化樹脂などに顔料を分散したものを溶媒に溶かしてなる着色レジストを用いて、露光工程において紫外光が照射された部分を残し遮光された部分を除去する作業を各色毎に行なうものがある。この他に、カラーフィルタの形成方法としては、上記した方法と同様に有機系材料を用いて行なう、染色法、電着法、印刷法などがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したカラーフィルタは、いずれも有機系材料でなるため、耐熱性や機械的強度が低くいという問題がある。特に、液晶表示装置に適用されるカラーフィルタでは、表示用電極を形成する際に200℃以上の温度となるため、このような温度に耐えられずに劣化を起こし、曇りや変形などが生じるという不都合があった。また、カラーフィルタを構成する有機系材料膜は、塗布や印刷などによって成膜されるため、その膜厚はガラス基板の面内で不均一となり易いという問題があった。また、カラーフィルタの膜厚を研磨により制御しようとすると、カラーフィルタ表面に傷が生じ易く膜厚の制御性が悪いという問題があった。さらに、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)のように異なるフィルタ領域どうしでは膜の設定厚さが異なるものであり、このカラーフィルタの膜厚の不均一は、2枚の基板間のギャップの不均一を招く可能性がある。このため、基板間に介在される液晶層の誘電率が面内でばらつくという不都合を招く虞れがあった。
【0006】
また、液晶表示パネルを製造する際に、2枚の基板間にセルギャップを規定するためのスペーサを散布させて基板貼り合わせを行なうが、この貼り合わせの際にスペーサで押圧されることにより、スペーサより柔軟な有機系材料でなるカラーフィルタが変形してセルギャップを規定値に設定できないという問題があった。さらに、有機系材料でなるカラーフィルタは、成膜法に起因して膜厚寸法が大きくなり光の透過率が低くいものであった。このため、表示光の利用効率が小さくなるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明は、このような事情を考慮して、薄い膜厚でかつ膜厚制御性が良好な、光透過率の高いカラーフィルタを得ることを主たる目的としている。また、本発明は、製造が容易で、光学特性が良好な電気光学装置を得ることを他の目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に、遷移金属をドープしてなるカラーフィルタであって、前記透明材料膜には、クロム(Cr)がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)がドープされた緑用フィルタ部と、チタン(Ti)と鉄(Fe)がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【0009】
本発明のこのような構成によれば、成膜の制御性の良好な無機酸化物を用いて、薄膜状のカラーフィルタを実現することができる。また、本発明では、無機系材料でなるカラーフィルタとすることにより、カラーフィルタの耐熱性及び機械的強度を向上するという効果がある。また赤、緑、青などのそれぞれの分光特性を示すフィルタ部を同一材料膜に配置・形成することができ、任意の色配列で各フィルタ部を容易に形成できるという効果がある。
【0010】
また、本発明は、カラーフィルタを構成する透明材料膜が、ガラス基板の表面に成膜されていることが好ましい。このような構成の本発明では、ガラス基板上にカラーフィルタを形成することにより、例えば液晶表示パネルやエレクトロルミネッセンス(EL)表示パネルなどのカラーフィルタとして用いることができる。
【0016】
本発明に係る参考例は、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、クロム(Cr)がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)がドープされた緑用フィルタ部と、チタン(Ti)と鉄(Fe)がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
また、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜を成膜する工程と、前記透明材料膜に遷移金属をドープする工程と、を備えたカラーフィルタの製造方法であって、前記透明材料膜には、コバルト(Co)とマンガン(Mn)がドープされたシアン用フィルタ部と、コバルト(Co)とマグネシウム(Mg)がドープされたマゼンタ用フィルタ部と、ニッケル(Ni)がドープされたイエロー用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【0017】
本発明に係る参考例のこのような構成によれば、透明材料膜に遷移金属をドープするという簡単な操作でカラーフィルタを製造できるという効果がある。無機系材料でなる透明材料膜の膜厚制御性は、例えばスパッタ法やCVD法などを用いることにより良好となるため、面内均一性の高い薄膜でカラーフィルタを形成することができる。また、遷移金属のドーピングは、拡散法やイオン注入法などの方法を用いて、高精度で行なえるため、フィルタとしての特性の調整を制御性良く行なうことができる。また赤、緑、青や、シアン、マゼンタ、イエローなどのそれぞれの色用のフィルタ部分を酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、CVD法、陽極酸化法などを用いて容易に形成できるため、カラーフィルタを容易に製造できるという効果がある。
【0020】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前記前ガラス基板の表面に、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に遷移金属をドープしてなるカラーフィルタを配置させるものであって、前記透明材料膜には、クロム(Cr)がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)がドープされた緑用フィルタ部と、チタン(Ti)と鉄(Fe)がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする。
【0021】
本発明のこのような構成によれば、前ガラス基板の表面に形成されたカラーフィルタが無機系材料でなるため、後工程で前電極を形成する際に、例えばスパッタリングやCVD成膜に伴う高熱によりカラーフィルタが劣化するのを防止できる。このため、劣化のないカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現することができる。また、カラーフィルタの耐熱性が高いため、前電極を適正な処理温度で形成でき、電極の特性を高めることができる。さらに、無機系材料膜で形成することにより、膜厚制御性が良く面内均一性の高い薄膜状のカラーフィルタを形成できるという効果がある。また、カラーフィルタの膜厚を薄くできるため、前ガラス基板と後基板との間隙を狭く設定することが可能となり、光学特性や応答特性を向上することができる。また赤、緑、青などのそれぞれの色用のフィルタ部分を薄い酸化アルミニウムを用いて形成することができる。この酸化アルミニウムは、スパッタ法、CVD法、陽極酸化法などを用いて膜厚制御性が良好に形成できるため、面内均一性の高いカラーフィルタを備えた電気光学装置を実現できるという効果がある。
【0022】
また、本発明は、カラーフィルタが、前ガラス基板の後面又は前面に配置されている構成である。カラーフィルタを前ガラス基板の前面に配置した場合には、カラーフィルタが無機系材料でなるため、損傷を受けにくく、基板間の間隙をより狭く設定できるという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板の後面に配置した場合でも、カラーフィルタが無機系材料膜でなるため膜厚が薄いため基板間の距離の小さい薄型の表示パネルを製造することができる。また、基板間に所定のギャップを確保するためのスペーサを介在させた場合に、前ガラス基板の後面にカラーフィルタが形成されていても、カラーフィルタ自体が機械的強度の高い無機系材料でなるため、変形することがなく、所定ギャップを確保することができる。
【0026】
本発明は、透明な前ガラス基板の表示領域の後面側に透明な前電極を備え、且つ後基板の前面に後電極を備えるとともに、相対向する前記前ガラス基板と前記後基板との間に電気光学材料層を介在させた電気光学装置であって、前電極は、無機酸化物を主成分とする導電性を有する透明材料膜中に遷移金属がドープされて分光特性を有し、カラーフィルタを兼ねることを特徴とする。
【0027】
本発明のこのような構成によれば、前電極に遷移金属をドープすることにより、前電極自体にカラーフィルタとしての光学特性を付与することができる。このため、別途カラーフィルタを備える必要がなく、前ガラス基板の製造工程を簡略化できると共に薄型化を実現できるという効果がある。
【0028】
また、本発明は、透明材料膜が、酸化インジウム(In2O3)に酸化スズ(SnO2)がドープされてなることが好ましい。このような構成の本発明では、透明材料膜に遷移金属をドープすることで、電気抵抗をより低くすることができ、電極としての特性を高めることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラーフィルタ、カラーフィルタの製造方法及び電気光学装置の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【0030】
(実施形態1)
図1は本発明に係るカラーフィルタを備えた電気光学装置としての液晶表示パネルの実施形態1を示す要部断面図である。図2(A)〜(D)は、本実施形態1のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。なお、本実施形態1では、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルを適用している。
【0031】
まず、図1を用いて本実施形態1に係る液晶表示パネル1の構成を説明する。液晶表示パネル1は、相対向する、前ガラス基板2と後ガラス基板3との間に液晶4が封止されて大略構成されている。なお、本実施形態の液晶表示パネル1は透過型であるため、後方にバックライト(図示省略する)が配置されている。
【0032】
前ガラス基板2の後面(後ガラス基板3と対向する面)には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、赤用カラーフィルタ5R、緑用カラーフィルタ5G、青用カラーフィルタ5Bが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタが、赤用カラーフィルタ5R、緑用カラーフィルタ5G、青用カラーフィルタ5Bの順で群をなし、これが複数群形成されている。また、それぞれのカラーフィルタどうしの間には電気絶縁性を有する酸化アルミニウム膜5が介在されている。これら赤、緑、青用カラーフィルタ5R、5G、5B及び酸化アルミニウム膜5の形成方法は後述する。
【0033】
赤、緑、青用カラーフィルタ5R、5G、5Bは、酸化アルミニウム膜に遷移金属が所定のドーズ量でドープされてなる。本実施形態においては、例えば、赤用カラーフィルタ5Rは、酸化アルミニウム膜にクロム(Cr)がドープされている。また、緑用カラーフィルタ5Gでは、酸化アルミニウムにベリリウム(Be)とケイ素(Si)とがドープされている。さらに、青用カラーフィルタ5Bでは、酸化アルミニウムにチタン(Ti)と鉄(Fe)とがドープされている。なお、これら赤、緑、青用カラーフィルタ5R、5G、5Bどうしの間に介在された絶縁膜5は、酸化アルミニウムで形成されている。
【0034】
赤、緑、青用カラーフィルタ5R、5G、5B及び絶縁膜5を含む前ガラス基板2の後面には、それぞれのカラーフィルタ5R、5G、5Bに重なるように、透明な前電極6が形成されている。この前電極6は、ITO(indium tin oxide)で形成されている。また、これら前電極6どうしの間、すなわち絶縁膜5の後面にはブラックマスク材7が配置・形成されている。さらに、これらの構造を含む前ガラス基板2の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜8が形成されている。
【0035】
一方、後ガラス基板3の前面(前ガラス基板と対向する面)には、ストライプ状に複数の後電極9が前電極6と直交する方向に沿って形成されている。この後電極9は、前電極6と同様にITOで形成されている。後ガラス基板3の後電極9を含む前面には、後配向膜10が形成されている。
【0036】
そして、前配向膜8と後配向膜10との間には、所定の直径を有するスペーサ11が適宜配置されている。また、前配向膜8と後配向膜10との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜8と後配向膜10とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶4が封止されている。このようにして、カラーフィルタ5R、5G、5Bを備える液晶表示パネル1が構成されている。
【0037】
本実施形態1の液晶表示パネル1では、カラーフィルタ5R、5G、5Bが無機酸化物である酸化アルミニウムを主成分とする透明材料中に、遷移金属をドープして分光特性を得ている。このため、本実施形態1の液晶表示パネル1では、カラーフィルタ5R、5G、5Bの耐熱性及び機械的強度が極めて高い。このため、カラーフィルタ5R、5G、5Bを形成した後に、ITOでなる前電極6をスパッタ法にて形成する場合や前配向膜8を高温で乾燥させる場合に、カラーフィルタ5R、5G、5Bに劣化や変形が発生するのを防止することができる。
【0038】
また、前ガラス基板2と後ガラス基板3とをシール材を用いて貼り合わせて加圧する工程において、ギャップを確保するためのスペーサ11によって、前配向膜8及び前電極6が圧迫され、さらにはカラーフィルタ5R、5G、5Bも圧迫されるが、カラーフィルタ5R、5G、5B自体が機械的強度が高いため、変形を起こすことはない。
【0039】
さらに、本実施形態1のカラーフィルタ5R、5G、5Bは、酸化アルミニウムを主成分とする無機材料膜でなるため、スパッタ法やCVD法などの膜厚制御性の高い成膜方法を適用することができる。このため、研磨工程などの余分な工程を必要としないため、液晶表示パネル1の製造が容易になる。
【0040】
また、本実施形態1で用いたカラーフィルタ5R、5G、5Bは、光透過性の高い酸化アルミニウムに遷移金属(Cr、Be、Ti、Feなど)をドープしてなるため、光の透過率が高く、光の利用効率の高いという利点がある。このため、液晶表示パネル1の表示品位を向上することができる。
【0041】
以上、本実施形態1の液晶表示パネル1について説明したが、次に、本実施形態1におけるカラーフィルタ5R、5G、5Bの製造方法について図2を用いて説明する。
【0042】
まず、図2(A)に示すように、前ガラス基板2の表面(後ガラス基板3と対向させる面)の略全体に酸化アルミニウム膜5を、スパッタ法にてサブミクロンオーダの膜厚寸法に成膜する。
【0043】
次に、酸化アルミニウム膜5の上にフォトレジストを塗布して、露光・現像を行ない、図2(B)に示すような第1レジストパターン21を形成する。この第1レジストパターン21では、赤用カラーフィルタを形成予定する領域に対応する部分が除去されて溝部21Aが形成されている。そして、この第1レジストパターン21をマスクとして、酸化アルミニウム膜5へクロム(Cr)をイオン注入する。所定ドーズ量のイオン注入が終了した後、第1レジストパターン21を剥離して除去する。このように、酸化アルミニウム膜5へクロムをドープした領域は、同図(B)に示すように、赤色光のみを透過させる分光特性をもつ赤用カラーフィルタ5Rとなる。
【0044】
その後、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図2(C)に示すような第2レジストパターン22を形成する。この第2レジストパターン22には、酸化アルミニウム膜5における緑用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部22Aが露光・現像によって形成される。この第2レジストパターン22をマスクとして用いて、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)をイオン注入した後、第2レジストパターン22を剥離する。このように、酸化アルミニウム膜5へベリリウムとケイ素とを所定のドーズ量になるようにイオン注入すると、その領域は緑色光のみを透過させる分光特性をもつ緑用カラーフィルタ5Gとなる。
【0045】
次に、赤用カラーフィルタ5Rや緑用カラーフィルタ5Gの形成方法と同様に、フォトレジストを塗布して、露光・現像を行なって、図2(D)に示すような第3レジストパターン23を形成する。この第3レジストパターン23には、酸化アルミニウム膜5における青用カラーフィルタを形成予定する領域を露呈させる溝部23Aが形成される。この第3レジストパターン23をマスクとして用いて、チタン(Ti)と鉄(Fe)とを所定のドーズ量になるようにイオン注入する。この結果、溝部23A内の底部に露呈する領域の酸化アルミニウム膜5は、緑色光のみを透過させる分光特性を有する緑用カラーフィルタ5Gとなる。その後、第3レジストパターン23を剥離する。
【0046】
このようにして製造されたカラーフィルタは、表示領域全体に亙って形成された酸化アルミニウム膜5が膜厚制御性が良いため、面内均一性を有する。また、酸化アルミニウム膜5と各カラーフィルタ5R、5G、5Bとの間に段差が生じないため、後工程で形成される前電極どうしの高さにばらつきが発生するのを防止することができる。なお、本実施形態1では、カラーフィルタの色の順序をR、G、Bを繰り返すようにしたが、色の順序はこれに限定されるものではない。
【0047】
(実施形態2)
図3は、本発明に係る電気光学装置を、パッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した実施形態2を示す要部断面図である。本実施形態2において、上記した実施形態1の液晶表示パネル1と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0048】
本実施形態2においては、上記した実施形態1の各カラーフィルタ5R、5G、5Bどうしの間の酸化アルミニウム膜5を黒く着色してブラックマスク5BLとした構成であり、上記した実施形態1におけるブラックマスク材7は設けられていない。本実施形態2における他の構成は、上記した実施形態2と同様である。なお、酸化アルミニウム膜5をブラックマスク5BLに変えるには、酸化アルミニウム膜5に複数種の遷移金属や典型元素をドープする方法や、顔料をドープする方法などを行なえばよい。
【0049】
本実施形態2においては、別途ブラックマスク材を設ける必要がないため、カラーフィルタ及び液晶表示パネルの製造が容易となる。また、ブラックマスク5BLの形成では、各カラーフィルタ5R、5G、5Bの形成工程でパターニングしたレジストパターンをやや変えることによりセルフアラインで形成することも可能となる。
【0050】
なお、上記した実施形態1及び実施形態2では、カラーフィルタを前ガラス基板2の後面に形成したが、前ガラス基板2の前面に形成・配置する構成としてもよい。この場合、カラーフィルタが酸化アルミニウム膜を基にしてなり機械的強度が高いため、損傷を受けにくいという利点がある。また、カラーフィルタを前ガラス基板2の前面に設けるため、前ガラス基板2の後面側の平坦性を向上することが可能となる。
【0051】
また、上記した実施形態1及び実施形態2では、無機系酸化物として酸化物アルミニウムを適用したが、酸化ケイ素(SiOx)などの他の透明性を有する無機系酸化物を適用することも勿論可能である。
【0052】
さらに、上記した実施形態1及び実施形態2では、カラーフィルタをR、G、Bでなる三原色系で構成したが、シアン、マゼンタ、イエローでなる補色系のカラーフィルタ構成としてもよい。例えば、無機系酸化物が酸化アルミニウムである場合には、シアンはコバルト(Co)とマンガン(Mn)とをドープし、マゼンタはコバルト(Co)とマグネシウム(Mg)とをドープし、イエローはニッケル(Ni)をドープすることでカラーフィルタを作成することが可能である。
【0053】
(実施形態3)
図4は、本発明に係る電気光学装置を液晶表示パネルに適用した実施形態3を示す要部断面図である。本実施形態3の液晶表示パネル100も上記した実施形態1、2と同様にパッシブマトリクス方式の透過型である。
【0054】
図4を用いて本実施形態3に係る液晶表示パネル100の構成を説明する。液晶表示パネル100は、相対向する、前ガラス基板101と後ガラス基板102との間に液晶103が封止されて大略構成されている。
【0055】
前ガラス基板101の後面には、所定方向に沿って互いに平行をなすように、ストライプ状に、赤用カラーフィルタ電極104R、緑用カラーフィルタ電極104G、青用カラーフィルタ電極104Bが形成されている。なお、本実施形態では、これらのカラーフィルタ電極が、赤用カラーフィルタ電極104R、緑用カラーフィルタ電極104G、青用カラーフィルタ104Bの順で群をなし、これが複数群形成されている。
【0056】
赤、緑、青用カラーフィルタ電極104R、104G、104Bは、酸化インジウム(In2O3)に例えば酸化スズ(SnO2)がドープされてなる透明材料膜に、さらに遷移金属を所定のドーズ量でドープすることにより形成できる。各色用のカラーフィルタ電極104R、104G、104B毎にドープする遷移金属の種類や組み合わせを変えるとともに、ドープ量を制御することによりR、G、Bに対応するカラーフィルタ電極を形成することができる。そして、これらのカラーフィルタ電極104R、104G、104Bを含む前ガラス基板101の後面の表示領域全体に亙って、前配向膜105が形成されている。
【0057】
一方、後ガラス基板102の前面には、ストライプ状に複数の後電極106が赤、緑、青用カラーフィルタ電極104R、104G、104と直交する方向に沿って形成されている。この後電極106は、ITOで形成されている。後ガラス基板102の後電極106を含む前面には、後配向膜107が形成されている。
【0058】
そして、前配向膜105と後配向膜107との間には、所定の直径を有するスペーサ108が散布されて適宜配置されている。また、前配向膜105と後配向膜107との間には、表示領域を取り囲むように、図示しないシール材が介在されている。そして、前配向膜105と後配向膜107とシール材とで形成される空隙に、上記した液晶103が封止されている。このようにして、赤、緑、青用カラーフィルタ電極104R、104G、104Bを備える液晶表示パネル100が構成されている。
【0059】
このような本実施形態3では、赤、緑、青用カラーフィルタ電極104R、104G、104Bが前電極とカラーフィルタとを兼ねるため、別途カラーフィルタを前ガラス基板101に設ける必要がなく、液晶表示パネル100の製造工程を簡略化することができる。また、無機系の透明導電膜は、従来の有機系のカラーフィルタと比較して十分に耐熱性が高く、プロセスに対する熱的制約を解消することができる。また、従来のような電極の上下にカラーフィルタを配置する構成と異なり、カラーフィルタにより印加電圧に非対称が生じるという問題を解消することができる。さらに、カラーフィルタ電極104R、104G、104Bの光透過率が高いため、表示品位の高い液晶表示パネル100を実現することができる。また、本実施形態3では、遷移金属をドープすることで、透明導電膜をより低抵抗にすることができるという利点がある。
【0060】
以上、実施形態1〜実施形態3について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化インジウムの他、各種の透明性を有する無機酸化物を適用することが可能である。
【0061】
また、上記した各実施形態では、ドープする遷移金属をイオン注入によるドーピング方法としたが、熱拡散法などの他の方法を用いてドープすることも勿論可能である。
【0062】
さらに、上記した実施形態1では、遷移金属として、クロム(Cr)、チタン(Ti)、ベリリウム(Be)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mo)、ニッケル(Ni)を挙げたが、これらに限定されるものではなく、他の遷移金属を選択することや、典型元素をドープすることも可能である。
【0063】
また、上記した実施形態1〜実施形態3は、本発明をパッシブマトリクス方式の透過型の液晶表示パネルに適用した例であるが、パッシブマトリクス方式の反射型の液晶表示パネルや、アクティブマトリクス方式の透過型や反射型の液晶表示パネルに本発明を適用できることはいうまでもない。
【0064】
さらに、本発明は、液晶表示パネルの他に、無機エレクトロルミネッセンス(EL)材料や有機EL材料を発光層やキャリア輸送層に含むEL表示装置にも適用することができる。
【0065】
また、カラーフィルタとしては、上記したような電気光学装置に用いられる他に、各種光学要素、光学機器に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気光学装置の実施形態1の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図2】(A)〜(D)は、実施形態1のカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。
【図3】本発明に係る電気光学装置の実施形態2の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【図4】本発明に係る電気光学装置の実施形態3の液晶表示パネルを示す要部断面図である。
【符号の説明】
1、100 液晶表示パネル
2、101 前ガラス基板
3、102 後ガラス基板
4、103 液晶
5 酸化アルミニウム膜
5R 赤用カラーフィルタ
5G 緑用カラーフィルタ
5B 青用カラーフィルタ
5BL ブラックマスク
6 前電極
9 後電極
104R 赤用カラーフィルタ電極
104G 緑用カラーフィルタ電極
104B 青用カラーフィルタ電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter, a method for manufacturing the color filter, and an electro-optical device including the color filter, and more particularly, to a color filter made of an inorganic material and an electro-optical device including a liquid crystal display device including the color filter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a color filter such as a liquid crystal display device, there is one in which a colored resin obtained by dispersing a pigment as a color material in a resin such as polyimide on a glass substrate is arranged in a predetermined arrangement.
[0003]
In addition, as a method for forming such a color filter, there is a method described below. For example, a colored polyimide precursor liquid in which a pigment for red is dispersed is applied to a glass substrate, dried and preheated. Then, a photoresist is patterned on the coating film by a photolithography technique. Subsequently, for example, development of the photoresist and etching of the colored resin film are performed with an alkaline aqueous solution. When the photoresist is peeled off with an organic solvent, a colored resin film pattern for red is formed over the entire display region of the glass substrate. Thereafter, the color filter can be formed by performing the same process for the green and blue colored resins.
[0004]
Another method for forming a color filter is to use a colored resist made by dissolving a pigment in an acrylic / epoxy ultraviolet curable resin or the like in a solvent, and then irradiating the portion irradiated with ultraviolet light in the exposure process. Some work is performed for each color to remove the remaining light-shielded portion. In addition, as a method for forming a color filter, there are a dyeing method, an electrodeposition method, a printing method, and the like, which are performed using an organic material in the same manner as described above.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described color filters are all made of an organic material, there is a problem that heat resistance and mechanical strength are low. In particular, a color filter applied to a liquid crystal display device has a temperature of 200 ° C. or higher when a display electrode is formed. Therefore, it cannot withstand such a temperature and deteriorates, resulting in cloudiness or deformation. There was an inconvenience. In addition, since the organic material film constituting the color filter is formed by coating or printing, there is a problem that the film thickness tends to be non-uniform in the plane of the glass substrate. Further, when the film thickness of the color filter is controlled by polishing, there is a problem that the color filter surface is easily damaged and the film thickness is not controllable. Further, for example, the set thickness of the film differs between different filter areas such as R (red), G (green), and B (blue). There is a possibility of causing a non-uniform gap between the substrates. For this reason, there is a concern that the dielectric constant of the liquid crystal layer interposed between the substrates varies in the plane.
[0006]
Also, when manufacturing a liquid crystal display panel, spacers for defining a cell gap are dispersed between two substrates to bond the substrates, but when pressed, the spacers are pressed, There is a problem that the color filter made of an organic material that is more flexible than the spacer is deformed and the cell gap cannot be set to a specified value. Furthermore, the color filter made of an organic material has a large film thickness due to the film forming method and has a low light transmittance. For this reason, there was a problem that the utilization efficiency of display light became small.
[0007]
In view of the above circumstances, the main object of the present invention is to obtain a color filter with a high light transmittance and a thin film thickness and good film thickness controllability. Another object of the present invention is to obtain an electro-optical device that is easy to manufacture and has good optical characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a color filter formed by doping a transition material into a transparent material film mainly composed of aluminum oxide, and the transparent material film includes a red filter portion doped with chromium (Cr). The green filter part doped with beryllium (Be) and silicon (Si) and the blue filter part doped with titanium (Ti) and iron (Fe) are formed in a predetermined arrangement. And
[0009]
According to such a configuration of the present invention, a thin-film color filter can be realized using an inorganic oxide having good film formation controllability. Moreover, in this invention, it is effective in improving the heat resistance and mechanical strength of a color filter by setting it as a color filter consisting of an inorganic material. In addition, the filter portions having the respective spectral characteristics such as red, green, and blue can be arranged and formed on the same material film, and each filter portion can be easily formed with an arbitrary color arrangement.
[0010]
In the present invention, the transparent material film constituting the color filter is preferably formed on the surface of the glass substrate. In this invention of such a structure, it can use as color filters, such as a liquid crystal display panel and an electroluminescence (EL) display panel, for example, by forming a color filter on a glass substrate.
[0016]
A reference example according to the present invention is a method of manufacturing a color filter comprising a step of forming a transparent material film mainly composed of aluminum oxide, and a step of doping the transparent material film with a transition metal, The transparent material film includes a red filter portion doped with chromium (Cr), a green filter portion doped with beryllium (Be) and silicon (Si), titanium (Ti), and iron (Fe). The doped blue filter portion is formed in a predetermined arrangement.
A method of manufacturing a color filter comprising: forming a transparent material film mainly composed of aluminum oxide; and doping the transparent material film with a transition metal, wherein the transparent material film includes: Filter unit for cyan doped with cobalt (Co) and manganese (Mn), filter unit for magenta doped with cobalt (Co) and magnesium (Mg), and filter for yellow doped with nickel (Ni) The portions are formed in a predetermined arrangement.
[0017]
According to such a configuration of the reference example according to the present invention, there is an effect that a color filter can be manufactured by a simple operation of doping a transparent material film with a transition metal. Since the film thickness controllability of the transparent material film made of an inorganic material is improved by using, for example, a sputtering method or a CVD method, a color filter can be formed with a thin film having high in-plane uniformity. Further, since the doping of the transition metal can be performed with high accuracy using a method such as a diffusion method or an ion implantation method, the characteristics of the filter can be adjusted with good controllability. Further, filter portions for respective colors such as red, green, blue, cyan, magenta, and yellow can be formed using aluminum oxide. Since this aluminum oxide can be easily formed using a sputtering method, a CVD method, an anodizing method, or the like, there is an effect that a color filter can be easily manufactured.
[0020]
The present invention includes a transparent front electrode on the rear side of the display area of the transparent front glass substrate, and a rear electrode on the front surface of the rear substrate, and between the front glass substrate and the rear substrate facing each other. An electro-optical device in which an electro-optical material layer is interposed, wherein a color filter formed by doping a transition metal in a transparent material film mainly composed of aluminum oxide is disposed on the surface of the front glass substrate. The transparent material film includes a red filter portion doped with chromium (Cr), a green filter portion doped with beryllium (Be) and silicon (Si), titanium (Ti), and iron (Fe And the blue filter portion doped with () is formed in a predetermined arrangement.
[0021]
According to such a configuration of the present invention, since the color filter formed on the surface of the front glass substrate is made of an inorganic material, when the front electrode is formed in a subsequent process, for example, high heat accompanying sputtering or CVD film formation. This can prevent the color filter from deteriorating. For this reason, an electro-optical device including a color filter without deterioration can be realized. In addition, since the color filter has high heat resistance, the front electrode can be formed at an appropriate processing temperature, and the characteristics of the electrode can be improved. Furthermore, by forming it with an inorganic material film, there is an effect that it is possible to form a thin-film color filter with good film thickness controllability and high in-plane uniformity. Moreover, since the film thickness of the color filter can be reduced, the gap between the front glass substrate and the rear substrate can be set narrow, and optical characteristics and response characteristics can be improved. In addition, filter portions for respective colors such as red, green, and blue can be formed using thin aluminum oxide. Since this aluminum oxide can be formed with good film thickness controllability using a sputtering method, a CVD method, an anodizing method, or the like, there is an effect that an electro-optical device having a color filter with high in-plane uniformity can be realized. .
[0022]
Moreover, this invention is the structure by which the color filter is arrange | positioned at the rear surface or front surface of the front glass substrate. When the color filter is disposed on the front surface of the front glass substrate, since the color filter is made of an inorganic material, there is an advantage that it is difficult to be damaged and the gap between the substrates can be set narrower. Further, even when the color filter is disposed on the rear surface of the front glass substrate, a thin display panel with a small distance between the substrates can be manufactured because the color filter is made of an inorganic material film and the film thickness is small. In addition, when a spacer for interposing a predetermined gap is interposed between the substrates, even if a color filter is formed on the rear surface of the front glass substrate, the color filter itself is made of an inorganic material having high mechanical strength. Therefore, the predetermined gap can be secured without being deformed.
[0026]
The present invention includes a transparent front electrode on the rear side of the display area of the transparent front glass substrate, and a rear electrode on the front surface of the rear substrate, and between the front glass substrate and the rear substrate facing each other. An electro-optical device in which an electro-optical material layer is interposed, and the front electrode has a spectral characteristic by being doped with a transition metal in a conductive transparent material film mainly composed of an inorganic oxide, and a color filter It is also characterized by serving.
[0027]
According to such a configuration of the present invention, optical characteristics as a color filter can be imparted to the front electrode itself by doping the front electrode with a transition metal. For this reason, it is not necessary to provide a color filter separately, and there is an effect that the manufacturing process of the front glass substrate can be simplified and the thickness can be reduced.
[0028]
In the present invention, the transparent material film is made of indium oxide (In 2 O 3 ) Tin oxide (SnO) 2 ) Is preferably doped. In the present invention having such a configuration, by doping the transparent material film with a transition metal, the electrical resistance can be further lowered and the characteristics as an electrode can be enhanced.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, details of a color filter, a method of manufacturing a color filter, and an electro-optical device according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
[0030]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main
[0031]
First, the configuration of the liquid
[0032]
A
[0033]
The red, green, and
[0034]
Transparent
[0035]
On the other hand, on the front surface of the rear glass substrate 3 (surface facing the front glass substrate), a plurality of
[0036]
A
[0037]
In the liquid
[0038]
Further, in the step of bonding and pressurizing the
[0039]
Furthermore, since the
[0040]
In addition, the
[0041]
The liquid
[0042]
First, as shown in FIG. 2 (A), an
[0043]
Next, a photoresist is applied onto the
[0044]
Thereafter, a photoresist is applied, and exposure / development is performed to form a second resist
[0045]
Next, in the same manner as the formation method of the
[0046]
The color filter thus manufactured has in-plane uniformity because the
[0047]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main
[0048]
In the second embodiment, the
[0049]
In the second embodiment, since it is not necessary to provide a black mask material separately, it is easy to manufacture a color filter and a liquid crystal display panel. Further, in the formation of the black mask 5BL, it is possible to form the black mask 5BL by self-alignment by slightly changing the resist pattern patterned in the forming process of the
[0050]
In the first and second embodiments described above, the color filter is formed on the rear surface of the
[0051]
Moreover, in
[0052]
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the color filter is configured with the three primary colors of R, G, and B. However, a complementary color filter of cyan, magenta, and yellow may be used. For example, when the inorganic oxide is aluminum oxide, cyan is doped with cobalt (Co) and manganese (Mn), magenta is doped with cobalt (Co) and magnesium (Mg), and yellow is nickel. It is possible to create a color filter by doping (Ni).
[0053]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main
[0054]
The configuration of the liquid
[0055]
On the rear surface of the
[0056]
The
[0057]
On the other hand, on the front surface of the
[0058]
In addition,
[0059]
In the third embodiment, since the
[0060]
As mentioned above, although Embodiment 1-
[0061]
In each of the above-described embodiments, the transition metal to be doped is a doping method by ion implantation. However, it is of course possible to dope using another method such as a thermal diffusion method.
[0062]
Furthermore, in
[0063]
The first to third embodiments described above are examples in which the present invention is applied to a passive-matrix transmissive liquid crystal display panel. However, a passive-matrix reflective liquid-crystal display panel or an active-matrix liquid crystal display panel can be used. Needless to say, the present invention can be applied to a transmissive or reflective liquid crystal display panel.
[0064]
In addition to the liquid crystal display panel, the present invention can also be applied to an EL display device including an inorganic electroluminescence (EL) material or an organic EL material in a light emitting layer or a carrier transport layer.
[0065]
The color filter can be used for various optical elements and optical devices in addition to the electro-optical device as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a liquid crystal display panel according to a first embodiment of an electro-optical device according to the invention.
FIGS. 2A to 2D are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the color filter of
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a main part of a liquid crystal display panel according to a second embodiment of the electro-optical device according to the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a main part of a liquid crystal display panel according to a third embodiment of the electro-optical device according to the invention.
[Explanation of symbols]
1,100 LCD panel
2, 101 Front glass substrate
3, 102 Rear glass substrate
4, 103 liquid crystal
5 Aluminum oxide film
5R Red color filter
5G Green color filter
5B Blue color filter
5BL black mask
6 Front electrode
9 Rear electrode
104R Red color filter electrode
104G Green color filter electrode
104B Blue color filter electrode
Claims (7)
前記透明材料膜には、クロム(Cr)がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)がドープされた緑用フィルタ部と、チタン(Ti)と鉄(Fe)がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。A color filter formed by doping a transition metal into a transparent material film mainly composed of aluminum oxide,
The transparent material film includes a red filter portion doped with chromium (Cr), a green filter portion doped with beryllium (Be) and silicon (Si), titanium (Ti), and iron (Fe). A color filter, wherein the doped blue filter portion is formed in a predetermined arrangement.
前記前ガラス基板の表面に、酸化アルミニウムを主成分とする透明材料膜中に遷移金属をドープしてなるカラーフィルタを配置させるものであって、
前記透明材料膜には、クロム(Cr)がドープされた赤用フィルタ部と、ベリリウム(Be)とケイ素(Si)がドープされた緑用フィルタ部と、チタン(Ti)と鉄(Fe)がドープされた青用フィルタ部とが、所定配列で形成されていることを特徴とする電気光学装置。A transparent front electrode is provided on the rear surface side of the display area of the transparent front glass substrate, and a rear electrode is provided on the front surface of the rear substrate, and the electro-optic material layer is disposed between the front glass substrate and the rear substrate facing each other. An electro-optical device with
A color filter formed by doping a transition metal in a transparent material film mainly composed of aluminum oxide is disposed on the surface of the front glass substrate,
The transparent material film includes a red filter portion doped with chromium (Cr), a green filter portion doped with beryllium (Be) and silicon (Si), titanium (Ti), and iron (Fe). An electro-optical device characterized in that the doped blue filter portion is formed in a predetermined arrangement.
前記前電極は、無機酸化物を主成分とする導電性を有する透明材料膜中に遷移金属がドープされて分光特性を有し、カラーフィルタを兼ねることを特徴とする電気光学装置。A transparent front electrode is provided on the rear surface side of the display area of the transparent front glass substrate, and a rear electrode is provided on the front surface of the rear substrate, and the electro-optic material layer is disposed between the front glass substrate and the rear substrate facing each other. An electro-optical device with
The electro-optical device, wherein the front electrode has a spectral characteristic by being doped with a transition metal in a conductive transparent material film mainly composed of an inorganic oxide, and also serves as a color filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16130299A JP3924992B2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Color filter and electro-optical device including the color filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16130299A JP3924992B2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Color filter and electro-optical device including the color filter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000347023A JP2000347023A (en) | 2000-12-15 |
JP3924992B2 true JP3924992B2 (en) | 2007-06-06 |
Family
ID=15732536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16130299A Expired - Fee Related JP3924992B2 (en) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | Color filter and electro-optical device including the color filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3924992B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014143376A (en) | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Sony Corp | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device |
US10488560B2 (en) * | 2018-02-13 | 2019-11-26 | Visera Technologies Company Limited | Optical elements |
-
1999
- 1999-06-08 JP JP16130299A patent/JP3924992B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000347023A (en) | 2000-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120081651A1 (en) | Display panel | |
JP3708593B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
CN109799641B (en) | Array substrate, preparation method thereof and liquid crystal display panel | |
JP2003186022A (en) | Liquid crystal display device and its manufacturing method | |
KR101022552B1 (en) | Device and the fabrication method for lcd | |
WO2011092952A1 (en) | Color filter substrate, liquid crystal display panel, and method for producing color filter substrate | |
JP2000122074A (en) | Liquid crystal display device | |
JP3384964B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
JP3924992B2 (en) | Color filter and electro-optical device including the color filter | |
CN110908198A (en) | Thin film transistor liquid crystal display | |
KR20070065065A (en) | Method for manufacturing transflective type liquid crystal display device | |
JP3987522B2 (en) | Manufacturing method of liquid crystal display device | |
JP2000162643A (en) | Liquid crystal display device and its manufacture | |
JP3059049B2 (en) | Liquid crystal electro-optical device and method of manufacturing the same | |
JP2999117B2 (en) | Liquid crystal device and method of manufacturing the same | |
JPH10160920A (en) | Color filter and its production | |
JPH1090693A (en) | Liquid crystal display element | |
JPH06130218A (en) | Color filter and liquid crystal display device | |
EP0387805A2 (en) | Method of manufacturing liquid crystal display device | |
JP2010169888A (en) | Display panel | |
JPH08179305A (en) | Liquid crystal display element | |
JPH09258206A (en) | Production of driving substrate with color filter layer | |
KR20070044315A (en) | Method for fabricating liquid crystal display and liquid crystal display thereby | |
JPH1195202A (en) | Active matrix type liquid crystal display device | |
JP2003195273A (en) | Liquid crystal display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050706 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050802 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050929 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061031 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061220 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100309 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |